1
5.1- Constitution
5.2- Couplage des enroulements
5.3- Rapport de transformation et indice horaire5.4- Couplage ZigZag
COURS 05COURS 05
5.5 - Schéma monophasé équivalent
5.6 - Caractéristiques en charge
Transformateurs Triphasés
Chapitre 5- Transformateurs Triphasés
5.7 - Charge monophasée au secondaire
Page 14
2
Il est possible d ’utiliser 3 transformateurs monophasés identiques
Les flux magnétiques 1, 2, 3 sont distincts et indépendantson dit qu ’il s ’agit d ’un transformateur triphasé à flux libres
5.1-Constitution Transformateurs Triphasés
Primaire en étoile secondaire
1
2
3
Page 14
3
5.1-Constitution Transformateurs Triphasés
On dit qu ’il s ’agit d ’un transformateur à flux forcés
Circuit magnétique triphasé à trois noyaux.
BTBT BTBT BTBTHT HT HT HT HT HT
1 2 3
33
On utilise souvent des circuits magnétiques à 3 noyaux, même si les tensions appliquées ne forment pas un système triphasé équilibré, on a obligatoirement :
0321
Page 14
4
On utilise parfois des circuits magnétiques à 5 noyaux.Les 2 noyaux latéraux supplémentaires non bobinés formentun passage de réluctance faible pour le flux total, ce qui
restitue une certaine indépendance aux flux 1, 2, 3
1 2 3
5.1-Constitution Transformateurs Triphasés
Page 14
5
L ’association d ’un mode de connexion du primaire avecun mode de connexion du secondaire caractérise uncouplage du transformateur (Y Y par exemple).
Pour représenter le schéma d ’un transformateur triphasé, on établitles conventions suivantes, on note par :
A, B, C les bornes du primaire
a, b, c les bornes du secondaire
3.2- Couplage des enroulements Transformateurs Triphasés
Page 14
6
5.2- Couplage des enroulements Transformateurs Triphasés
34 Page 14Couplage étoile étoile
Il permet la sortie du point neutre très utile en B.T.
N
1n
A B C
AV
n
2n
a b c
av
N
AV
CVBV
cVbV
aV
7
5.2- Couplage des enroulements
BVCV
)( BA VV
CB VV
AC VV
VA
0
Transformateurs Triphasés
A CB
BA VV CB VV
AC VV
***
Couplage en triangle
Les trois enroulements sont en série, pas de conducteur neutre.
Page 14
8
5.2- Couplage des enroulements Transformateurs Triphasés
Chaque enroulement comprend une demie bobine sur des noyaux différents. Les f.é.m. sont déphasées de 120° électriques. Avec ce type de couplage on obtient une meilleure répartition des tensions en cas de réseau déséquilibré côté B.T.
Couplage zig - zag Page 14
9
5.2- Couplage des enroulements Transformateurs Triphasés
Couplage étoile zig - zag
a b c
AV
A B C
N* * *
1n
aV
nV
* * *22n
* * *22n
n
BV
naan VVV
BVCV
AV
nnV
aVanV
Page 14
10
5.3- Rapport de transformation et indice horaire
A
a
V
V
V
V
U
Um
1
20
1
20
Transformateurs Triphasés
Le rapport de transformation m est le rapport entre la tension secondaire à vide U20 (ou V20)et la tension primaire U1 (ou V1)
Rapport de transformation
Page 14
11
Indice horaire
A partir du couplage des enroulements primaire et secondaire du transformateur triphasé, il est possible de trouver son rapport de transformation et son indice horaire.
On considère chaque noyau et les enroulements qu ’il portecomme un transformateur monophasé parfait puis on écrit larelation entre les tensions primaire et secondaire
5.3- Rapport de transformation et indice horaire
Aj
a VemV
Page 14
12
Indice horaire
Selon le couplage choisi, le déphasage entre tensionsphase-neutre homologues (Van et VAN par ex) est imposé.
En triphasé, les déphasages obtenus sont nécessairementdes multiples entiers de 30° (/6).
5.3- Rapport de transformation et indice horaire
Page 14
13
Indice horaire
En posant l ’angle entre Van et VAN , l ’indice horaire est donc le nombre entier n tel que = n./6, avec positif,Van étant toujours prise en retard sur VAN.
varie de 0 à 330°, donc n varie de 0 à 11
VAN = aiguille des minutes placée sur 12
Van = aiguille des heures placée sur n
5.3- Rapport de transformation et indice horaire
Page 14
14
Indice horaire
Transformateurs Triphasés5.3- Rapport de transformation et indice horaire
Si OA est la grande aiguille (minutes) d ’une montre, o a la petite aiguille (heures)de cette montre, ici la montre affiche 6 heures, d ’où Yy6.
Aj
a VemV
6*6
A
BC a
b co
Page 14
15
5.3- Rapport de transformation et indice horaire
EXO 17
Transformateurs Triphasés
jeAVmaV **11Dy
35 Page 15
A CB
BA VV CB VV
AC VV
***
a
aV
*
2n
* *b c
16
5.3- Rapport de transformation et indice horaire
EXO 17
Transformateurs Triphasés
AVjemaV
6*11
1
23n
nm
11DyAV
BVCV
)( BA VV
aV
Page 15
a
aV
*
2n
* *b c
A CB
BA VV CB VV
AC VV
***
0*12
1 jeBVAVnn
aV
6**31
211j
eA
Vn
naV
jmej
enn
AVaV
6
113
12
17
5. 4- Couplage zigzag
EXO 18
Transformateurs Triphasés
11Yz
36
a b c
aV
nV
* * *22n
* * *22n
n
AV
A B C
N
* * *
1nBV
BVCV
aVAV
aV 120)( BVAV
nV
AVjemaV
18
5. 4- Couplage zigzag
EXO 18
Transformateurs Triphasés
1
2
2
3
n
nm
6*11
11YzPage 15
1122 n
BVjenBV
nnV
10
122 n
AVjenAV
naV
aVnVaV
631
22)(
12
211j
eAVn
n
BV
AV
n
naV
jeAVmaV
611
31
22
je
n
n
AVaV
CV
aVAV
aV
nV
120)( BVAV
BV
* * *22n
* * *22n
n
aV
nV
AVA B C
N
* * *
1nBV
19
5.5 Schéma équivalent au transformateur dans l ’hypothèse de Kapp
20VXI
1VR X
RI
1I
1V* *
2R 2X
2V
2I2Imm
10I
Pertes fer Puissance magnétisante
Transformateurs triphasés
37 Page 16
20
5.5 Schéma équivalent
310
10
trimono P
P
31
1U
V
Transformateurs Triphasés
Page 16
21
5.6- Chute de tension au secondaire
2222220 IjXIRVV 0 2020 cos VV
2sin222cos222 IXIRV 2202 VVV
soit
22 3 VU soit
Fonctionnement en charge
Page32 Page 16
2V
22IR
22IjX
20V
0
22I
2
22
5.6 Fonctionnement en charge
Le rendement
222222
222
3cos3
cos3
IRPIU
IUtri
F
Transformateurs Triphasés
Page 16
23
5.7 Charge monophasé au secondaire Transformateurs Triphasés
38 Page 16Exo 19
C
B
A
AV
BV
N
CV
AI
BI
CI
*
*
*
1n
2I
a
aV
N
bV
cV
Charge
b
c
*
*
*
2n
24
5.7 Charge monophasé au secondaire
Exo 19
0
0
0
111
1221
1221
CBA
AC
AB
InInIn
InInIn
InInIn
21
2
21
2
3
1
3
2
In
nII
In
nI
CB
A
On trouve:
Transformateurs Triphasés
Page 16
a
b
c
AI
BI
CI
2I1n
1n
1n
2n
2n
2n
a
C
B
A
b
c
AI
BI
CI
2I*
*
*
*
*
*
1n
2n
2n
2n
1n
1n
25
5.7 Charge monophasé au secondaire
Exo 19
0
2
1
2
1
21
2
21
2
C
B
A
I
In
nI
In
nI
On trouve:
Transformateurs Triphasés
Page 16
AV
A B C
N
* * *
1nBV
* * *22n
* * *22n
n
26
ASPECTS TECHNIQUES Surintensité lors de mise sous tension
Le cas le plus défavorable est l ’enclenchement sous tension nulle
u i
La forme de ce courant
résulte de la courbe du flux
magnétique à partir des
valeurs de la tension appliquée.
27
ASPECTS TECHNIQUES Section des colonnes
Circuit magnétique
Son rôle essentiel est de canaliser le flux et de présenter le minimum de pertes par hystérésis et courant de Foucault.
Section carré Section à 1 gradin Section à 2 gradin
Pour avoir une meilleure utilisation du fer on se rapproche d ’une section circulaire, en utilisant des architectures en gradins.
28
ASPECTS TECHNIQUES Bobinage des enroulements
1Enroulement BT prés du fer disposé sur un cylindre isolant
2Enroulement HT à l ’extérieur pour faciliter l ’isolation.
Bobinage concentrique
1
3
2
3Cylindres isolants servant d ’isoler et du support aux bobinages.
29
ASPECTS TECHNIQUES Bobinage des enroulements
Bobinage mixte
1
2
3
1
2
3
Enroulement BT en tonneau
Enroulement HT en galette
Séparations isolantes
30
ASPECTS TECHNIQUES Bobinage des enroulements
Bobinage alterné en galette
21
1 Galettes BT
Galettes HT2
Les galettes HT et BT sont alternés, l ’empilage est terminé par les galettes BT plus facile à isoler du circuit magnétique
31
ASPECTS TECHNIQUES NORMALISATION
1érelettre: Nature du diélectrique
O: Huile minérale; L: Diélectrique chloré; G: Gaz
A: Air; S: Isolant solide.
2émelettre: Mode de circulation du diélectrique
N: Nature; F: Forcé; D: Forcé et dirigé dans les enroulements.
3émelettre: Agent extérieur de refroidissement
4émelettre: Mode de circulation de l ’agent de refroidissement.
32
ASPECTS TECHNIQUES
33
Transformateur d ’interconnexion de réseau
ASPECTS TECHNIQUES
34
Circuit magnétique de transformateur triphasé à 3 colonnes
ASPECTS TECHNIQUES
35
Circuit magnétique de transformateur à 5 colonnes 450 MVA, 18/161 kV
ASPECTS TECHNIQUES
36
Transformateur triphasé 450 MVA, 380 kV
ASPECTS TECHNIQUES
37
Transformateur triphasé 250 MVA, 735 kV
ASPECTS TECHNIQUES
38
15 MVA, 11000V/2968V, Dy1/Dd0, 50 Hz, 30 tonnes
ASPECTS TECHNIQUES
39
ExerciceOn considère un transformateur monophasé dont les caractéristiques nominales sont : 230 V / 24 V - 50 Hz - 1000 VA.
On relève lors d’un essai à vide, au primaire : 230 V - 0.22 A – 17.34 W et au secondaire : 25.44 V
Un essai en court-circuit est réalisé sous tension réduite et on mesure au primaire :
13.11 V – 3.7 A – 21.68 W
40
Exercice
a) Dessinez le schéma équivalent simplifié du transformateur en précisant, pour le transformateur parfait, les expressions de la tension à la sortie et du courant entrant.
b) Déterminez l’expression de chaque élément du schéma équivalent et calculez sa valeur.
c) On branche au secondaire un récepteur d’impédance 1 et de cos = 0.8 AR. Que valent le courant et les puissances active et réactive absorbés au primaire du transformateur.
41
Corrigé
11.0230
44.25
1
20 V
Vm
1
1
2
20V
n
nV 1
VR X
1I
1V * *
2R 2
X
2V
2I2
1
2 In
n
m10I
B
a) SCHEMA EQUIVALENT SIMPLIFIE DU TRANSFORMATEUR
42
Corrigé
kP
VR 05.3
34.17
2230
10
21
k
PIV
V
Q
VX 11.1
234.17222.0230
22302
10
2
101
21
10
21
)b LES ELEMENTS DU SCHEMA EQUIVALENT DU TRANSFORMATEUR
43
Corrigé
m
Im
ccP
ccI
ccP
R
cc
16.19
7.311.0
1
68.21
12
2 22
1
2
m
Im
PccI
ccV
ccI
ccQ
X
cc
cc
35.38
7.311.0
1
68.217.311.13
111
22 2
22
2
1
22
2
)b LES ELEMENTS DU SCHEMA EQUIVALENT DU TRANSFORMATEUR
44
Corrigé
20V
XI
1VR X
RI
1I
* *2R
2V
2I2Imm
10I
2X
Z
)c
45
Corrigé)c
A
ZXZR
VI
5.24638.0819.0
44.25
6.015103.388.011016.19
44.25
sincos20
2
22
23232
2
2
2
46
Corrigé
WPPPBf
5097.49134.171
WIZRPB
7.4915.248.011016.19cos232
22
VARIZXQB
3835.246.011035.38sin232
22
VAR
QPIVQQQBB
43038334.1722.023022
2
10
2
101101
47
Corrigé
A
V
QPIIVS 89.2
230
43050922
1
2
1
2
1
1111
48
Top Related